热障涂层作为一种涂覆于基体表面，起到降低基体温度的功能化涂层而广泛应用于航空发动机及燃气轮机的热端部件上。其通常将Y2O3部分稳定的ZrO2(简称YSZ)用作其表层陶瓷层，MCrAlY（其中M=Ni，Co或NiCo）作为其合金粘结层，当涂层在高温环境中服役时，陶瓷层与合金粘结层的界面处会不可避免地生成一层热生长氧化物（TGOs）。在氧化初期，TGOs以氧化铝（Al2O3）为主，连续的Al2O3层作为一层元素扩散壁垒，能够阻止合金层的进一步氧化从而提高整个涂层的服役寿命。然而，随着氧化的继续进行，TGOs中会出现其他氧化物（如NiO、　Cr2O3和　Ni(Al,Cr)2O4等)，这类混合氧化物由于具有较快的生长速率及体积膨胀率，会引起TGOs中裂纹的萌生与扩展，最终导致涂层剥落失效。因此，可以说合金粘结层的高温氧化行为是影响整个涂层抗高温氧化性能的关键因素。
本文利用超音速等离子喷涂系统（SAPS），结合在线测温测速技术，制备了不同结构的CoNiCrAlY涂层，通过1100　°C高温氧化实验研究了各涂层的高温氧化过程。在此基础上，以Al2O3层厚度作为参数，定量分析了Al2O3层的稳定性对热障涂层中TGOs生长行为的影响规律，并且描述了Al2O3层的消失机理及过程。最后，通过对比分析未熔颗粒含量对Al元素扩散行为的影响，研究了CoNiCrAlY合金粘结层结构对涂层抗高温氧化性能的影响机制，结果表明：
通过精确控制等离子射流中粒子的飞行速度及表面温度，可以有效控制CoNiCrAlY涂层中未熔颗粒的含量，从而达到设计涂层结构的目的，其中未熔颗粒含量为30-40　%时，涂层表现出最佳的抗氧化性能。当Al2O3层与合金层界面处产生复合氧化物及尖晶石结构时，Al2O3层将逐渐消失并导致整个TGOs的厚度迅速增加。随着合金层中未熔颗粒含量的增加，作为Al源的β-NiAl相的含量增加。另外，由于熔融粒子之间的界面（层状结构）易生成氧化物，成为金属离子的扩散障碍，而未熔粒子与完全熔化粒子之间的界面由于结合较强不易被氧化物填充，从而构成金属离子的快速扩散通道，这有利于合金层表面Al2O3层的快速形成。因此，在保证结合强度的前提下适当提高合金层中未熔颗粒的含量，有助于改善CoNiCrAlY涂层的抗高温氧化性能。